隧道檢測(cè)實(shí)施方案

1、隧道檢測(cè)實(shí)施方案一、工作依據(jù)（1）JTGF60 2009公路隧道施工技術(shù)規(guī)范；（2）JTJ071-98 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) ；（3）JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；（4）JB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范；（5）JTJ064-98公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范；（6）GB50086-2001錨桿噴射砼支護(hù)技術(shù)規(guī)范；二、隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)在隧道施工階段開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作對(duì)確保施工安全和進(jìn)度具有十分重要的作用。隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)由單一的地質(zhì)分析預(yù)報(bào)階段發(fā)展到地質(zhì)分析結(jié)合地球物理探測(cè)的綜合預(yù)報(bào)階段，并取得了許多成功的工程案例。隧道信息化施工中綜合超

2、前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，但預(yù)報(bào)方法只采用了地面地質(zhì)調(diào)查法、地質(zhì)雷達(dá)和TSP 法，沒(méi)有將地質(zhì)綜合分析技術(shù)和一些新的物探超前預(yù)報(bào)技術(shù)納入預(yù)報(bào)方法體系。在對(duì)綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法研究基礎(chǔ)上，優(yōu)化綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的流程，并提出隧道地質(zhì)災(zāi)害四色預(yù)警機(jī)制，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，但沒(méi)有建立隧道常見不良地質(zhì)體的綜合預(yù)報(bào)模型。譚天元等7建立深埋長(zhǎng)大隧道綜合預(yù)報(bào)體系和方法的框架較全面，但沒(méi)有提出具體合適的綜合預(yù)報(bào)模型。從當(dāng)前各種超前預(yù)報(bào)新舊方法的應(yīng)用情況可知，每種方法都不可避免地存在局限性，并且各有優(yōu)缺點(diǎn)。提高超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性仍是國(guó)內(nèi)外隧道與地下工程界急需解決的技術(shù)難題，有必要提出一種完善的、易于推廣的綜合預(yù)報(bào)體系。2.

3、2 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法與評(píng)價(jià)隧道介質(zhì)的物性差異隧道主要介質(zhì)為巖土體、水、空氣?？諝獾闹饕镄蕴攸c(diǎn)是電阻率最大；介電常數(shù)最小，一般為1；電磁波速最高，衰減最??；地震波波速最小，縱波波速一般為340 m/s8。水的物性特點(diǎn)是介電常數(shù)最大，一般為81；電磁波速最低；地震波波速較小，縱波波速一般為1 4301 590 m/s。干燥巖土體的物性特點(diǎn)是多數(shù)屬于高阻介電磁參數(shù)有差異，但差異不大，介電常數(shù)為49，電磁波波速中等；地震波波速相差很大，常見范圍為1 5008 000 m/s。在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中，物探方法常以隧道介質(zhì)的彈性和電性差異為基礎(chǔ)。如TSP 預(yù)報(bào)利用的物性差異是隧道介質(zhì)的彈性，地質(zhì)雷達(dá)預(yù)

4、報(bào)利用的是介電常數(shù)，瞬變電磁法利用的是介質(zhì)的視電阻率，BEAM 預(yù)報(bào)利用的是介質(zhì)的激發(fā)極化效應(yīng)。3.2 隧道常見超前預(yù)報(bào)方法(1) 地質(zhì)分析預(yù)報(bào)法地質(zhì)分析預(yù)報(bào)是隧道超前預(yù)報(bào)中的一項(xiàng)基本方法，地質(zhì)分析方法細(xì)分的種類很多，常見的有：地面地質(zhì)調(diào)查、隧道掌子面地質(zhì)編錄、超前鉆探等。其中，地面地質(zhì)調(diào)查和掌子面地質(zhì)編錄與分析兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是不干擾施工，設(shè)備簡(jiǎn)單，出結(jié)果快，預(yù)報(bào)效果較好，而且為整個(gè)隧道提供詳細(xì)的地質(zhì)資料；缺點(diǎn)是對(duì)于隧道前方未開挖的不良地質(zhì)容易漏報(bào)。超前鉆探可以直觀反映掌子面前方基本地質(zhì)情況，是施工預(yù)報(bào)最有效方法之一，對(duì)巖體完整性、地下水和垂直隧洞軸線的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面等預(yù)報(bào)效果較好，但需占用較長(zhǎng)的

5、施工作業(yè)時(shí)間，費(fèi)用高，所以超前鉆探只適用于針對(duì)某些重點(diǎn)疑難問(wèn)題的預(yù)報(bào)。(2) TSP 法TSP(tunnel seismic prediction)法基于地震波的反射原理，是利用地震波在不均勻地質(zhì)構(gòu)造中產(chǎn)生的反射波特性來(lái)預(yù)報(bào)隧道施工前方的地質(zhì)條件和巖石特性變化的一種方法9。TSP 對(duì)掌子面前方遇到與隧道軸線近垂直的不連續(xù)面的預(yù)報(bào)結(jié)果可靠。地震波在斷層等不連續(xù)面處產(chǎn)生較強(qiáng)發(fā)射，出現(xiàn)大量反射界面，同時(shí)P 波波速VP 降低。由于溶洞(含空腔)發(fā)育復(fù)雜多變、大小不定、形態(tài)各異，幾何形狀變化大，地震反射波特征復(fù)雜，因此TSP 對(duì)溶洞的預(yù)測(cè)效果稍差。常見表現(xiàn)特征為：地震波在空洞與巖體界面產(chǎn)生較強(qiáng)發(fā)射，空洞

6、區(qū)域的縱波和橫波波速都較低，在深度偏移剖面圖中強(qiáng)弱反射界面交替出現(xiàn)等。對(duì)于地下水體，TSP 不甚敏感，預(yù)報(bào)水的準(zhǔn)確性不是很高。對(duì)地下水體的判斷一般依靠VP/VS的準(zhǔn)確性，VP/VS 增加或泊松比突然增大，表明可能有流體的存在。對(duì)于巖體強(qiáng)度的判斷，一般依據(jù)P波正負(fù)反射振幅，正反射振幅表明硬巖層，負(fù)反射振幅表明軟巖層。(3) 地質(zhì)雷達(dá)法地質(zhì)雷達(dá)(ground penetrating radar，GPR)法是一種利用電磁波在不同介質(zhì)中產(chǎn)生透射、反射的特性來(lái)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法10。對(duì)于探測(cè)破碎巖體，地質(zhì)雷達(dá)效果好，由于巖石被節(jié)理裂隙切割，反射界面增多，反射波能量發(fā)生變化、頻率降低，同相軸連續(xù)性變差

7、，甚至錯(cuò)斷，常表現(xiàn)為波形雜亂；對(duì)于溶洞，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)效果較好，電磁波在含水溶洞周界發(fā)生反射，一般形成振幅較強(qiáng)的弧形反射波；當(dāng)為干溶洞(空腔)時(shí)，地震波在空腔與周圍巖體界面產(chǎn)生較強(qiáng)發(fā)射，強(qiáng)反射界面增多，波幅及相位變化較大，同相軸發(fā)生錯(cuò)斷；當(dāng)溶洞中充填碎塊石時(shí)，則與破碎巖體相似；對(duì)于地下水，電磁波對(duì)水的反射界面較為敏感，但是由于對(duì)水的探測(cè)受到種種因素的干擾，效果不甚理想；對(duì)于圍巖軟硬情況，電磁波對(duì)均質(zhì)的傳播介質(zhì)都具有同相軸連續(xù)的特征，因此，在軟巖硬巖的反應(yīng)上不易區(qū)分。（4）高密度電法圖1 高密度電法工作系統(tǒng)示意高密度電法作為隧道施工超前預(yù)報(bào)的一種方法，已得到越來(lái)越多的工程界人士的認(rèn)可，其主要優(yōu)點(diǎn)是

8、在隧道地表施測(cè)，探測(cè)度較大，解釋成果圖比較直觀地反映出整個(gè)隧道斷面地質(zhì)情況，為隧道施工提供較為準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。我公司在廣東梅河高速、贛粵高速、云南大理鐵路、水麻高速、元雙公路等隧道施工中應(yīng)用高密度電法進(jìn)行隧道超前預(yù)報(bào)工作，取得了不錯(cuò)的效果，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。高密度電阻率法是一種陣列勘探方法，也稱自動(dòng)電阻率系統(tǒng)，是直流電法的發(fā)展，其功能相當(dāng)于四極測(cè)深與電剖面法的結(jié)合。通過(guò)電極向地下供電形成人工電場(chǎng)，其電場(chǎng)的分布與地下巖土介質(zhì)的電阻率的分布密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)地表不同部位人工電場(chǎng)的測(cè)量，了解地下介質(zhì)視電阻率s的分布，根據(jù)巖土介質(zhì)視電阻率的分布推斷解釋地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。該方法對(duì)圍巖的含水情況特別敏感，圍巖破

9、碎含水，其視電阻率明顯降低，完整、堅(jiān)硬巖土的視電阻率明顯高于斷層帶或破碎帶和富水帶圍巖的視電阻率。這種方法原理清晰，圖像直觀，是一種分辨率較高的物探方法。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的改進(jìn)，使勘探效率大大提高，增大了剖面的覆蓋面積和探測(cè)深度，在強(qiáng)干擾的環(huán)境下也能取得可靠數(shù)據(jù)，大大地提高了信噪比，可準(zhǔn)確地探測(cè)地質(zhì)體。該方法在工程與水文地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)、水利資源勘查中有著廣泛而成功的應(yīng)用。高密度電法是許多普通電法排列、測(cè)點(diǎn)的集合，是將許多電極（一般為60個(gè)以上），按一定極距（一般為16m）排列，通過(guò)電纜、轉(zhuǎn)換開關(guān)同測(cè)量?jī)x器相連。測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x器通過(guò)指令控制轉(zhuǎn)換開關(guān)以一定的排列順序?qū)㈦姌O轉(zhuǎn)換成供電電極

10、或測(cè)量電極。當(dāng)巖體完整時(shí)，視電阻率灰階圖像成層狀分布，透過(guò)表層（水）后其視電阻率沿垂直方向應(yīng)呈升高趨勢(shì)，并且在土層（或覆蓋層）和基巖的分界面應(yīng)有明顯的視電阻率差異。電法數(shù)據(jù)采集使用的儀器為GEOPEN公司生產(chǎn)的E60B型高密度電法儀和終端選址開關(guān)電極及專用電纜設(shè)備。 本次勘察使用裝置為：點(diǎn)距16m、60個(gè)電極、排列長(zhǎng)度最長(zhǎng)360m，勘探深度最大超過(guò)100m，滾動(dòng)覆蓋。由于加大排列長(zhǎng)度，會(huì)使深層（大極距時(shí)）高壓供電困難使深部勘探信息變?nèi)酰瑸楸ＷC勘探質(zhì)量，我們采取了如下主要措施： 保證各電極和電纜連接良好，每天清洗電極和電纜連接點(diǎn)，在安插電極時(shí)，將電極和電纜連接點(diǎn)擦試干凈，同時(shí)檢查接點(diǎn)處有無(wú)泥土和

11、異物，保證電極、電纜連接良好，減小接地電阻，提高供電效能。 每次安插好電極時(shí)，壓緊電極和泥土接觸處泥土，減少電極和泥土藕合接觸電阻，進(jìn)一步減小接地電阻和提高供電效能。 為防止電纜長(zhǎng)度加長(zhǎng)，內(nèi)阻加大，電壓下降，開關(guān)轉(zhuǎn)換不好，造成壞點(diǎn)增多現(xiàn)象，采用多端供電技術(shù)。以上措施有效地減小了接地電阻，提高了供電效能，同時(shí)使壞點(diǎn)減小到最低限度甚至完全消除，保證了勘探質(zhì)量。高密度電法資料處理高密度電法資料處理流程首先將存儲(chǔ)在儀器內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸軟件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，進(jìn)行壞點(diǎn)刪除、地形校正及格式轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Surfer軟件，繪成視電阻率等值線圖，圖中顏色由深藍(lán)色、蘭色、綠色、黃色、紫色、淺紅色、紅

12、色分別表示視電阻率值由小到大。依據(jù)等值線圖上的視電阻率值的變化特征結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料作出地質(zhì)解釋。測(cè)線布置高密度電法測(cè)線一般是沿隧道軸線方向在地表布置12條平行隧道軸線的縱測(cè)線，測(cè)線長(zhǎng)度一般要在隧道進(jìn)、出口端往外延伸50100米。2.3 隧道常見物探超前預(yù)報(bào)方法評(píng)價(jià)分析 TSP、地質(zhì)雷達(dá)等上述4 種超前物探預(yù)報(bào)手段對(duì)斷層、破碎巖體、富水情況、干溶洞、軟弱巖體這5 種不良地質(zhì)條件預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，對(duì)比評(píng)價(jià)情況如表1 所示。如對(duì)于探測(cè)干溶洞(含空腔)，地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法評(píng)價(jià)結(jié)果為B，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確度相對(duì)較高，為優(yōu)先考慮的方法；TSP 法評(píng)價(jià)結(jié)果為C，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確度較低，可參考考慮；瞬變電磁法評(píng)價(jià)結(jié)果為D

13、，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確度低，可不考慮。根據(jù)表1，可有針對(duì)性地選擇一種或者幾種準(zhǔn)確率較高的物探預(yù)報(bào)方法進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)。物探方法準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)斷層破碎巖體富水情況溶洞(干)軟弱巖體TSPABCCB地質(zhì)雷達(dá)AACBC高密電法BBABD2.4隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系2.4.1 綜合預(yù)報(bào)原則隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)以“地質(zhì)分析為核心，綜合物探與地質(zhì)分析結(jié)合，洞內(nèi)外結(jié)合，長(zhǎng)短預(yù)測(cè)結(jié)合，物性參數(shù)互補(bǔ)”為原則：(1) “以地質(zhì)分析為核心”是指以地面和掌子面地質(zhì)調(diào)查為主要手段(必要時(shí)開展超前鉆孔)，并將地質(zhì)分析作為超前預(yù)報(bào)的核心，貫穿于整個(gè)預(yù)報(bào)工作的始終。(2) “綜合物探與地質(zhì)分析結(jié)合”是指在開展TSP、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法

14、等綜合物探工作的同時(shí)，必須將物探解譯與地質(zhì)分析緊密結(jié)合。(3) “洞內(nèi)外結(jié)合”是指洞內(nèi)、洞外預(yù)報(bào)相結(jié)合，并以洞內(nèi)預(yù)報(bào)為主，如地面地質(zhì)調(diào)查是洞外預(yù)報(bào)，掌子面素描、超前鉆探和各種物探方法是洞內(nèi)預(yù)報(bào)。(4) “長(zhǎng)短預(yù)測(cè)結(jié)合”是指在長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)的指導(dǎo)下，進(jìn)行短距離精確預(yù)報(bào)，如地面地質(zhì)調(diào)查和TSP是長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)，掌子面素描、地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆探等是短距離預(yù)報(bào)。(5) “物性參數(shù)互補(bǔ)”是指選取的物探預(yù)報(bào)方法其預(yù)報(bào)物性參數(shù)應(yīng)相互補(bǔ)充配合。TSP、地質(zhì)雷達(dá)、高密電法等物探方法不一定同時(shí)同等使用，應(yīng)在地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，考慮“長(zhǎng)短預(yù)測(cè)結(jié)合”等綜合預(yù)報(bào)原則和物探方法適宜性，選取適宜的一種或幾種物探方法進(jìn)行預(yù)報(bào)。如對(duì)于探測(cè)

15、斷層，宜選用TSP+GPR組合；對(duì)于探測(cè)富水情況，宜選用TSP高密電法組合。2.4.2 綜合預(yù)報(bào)工作體系在上述綜合預(yù)報(bào)原則的指導(dǎo)下，建立隧道超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)工作路線，如圖1 所示。首先對(duì)隧址區(qū)勘察設(shè)計(jì)資料進(jìn)行詳細(xì)研究，利用地面地質(zhì)調(diào)查等方法，確定斷層和其他不良地質(zhì)體與隧道軸線交點(diǎn)的大概位置，估測(cè)巖層、斷層和其他重要地質(zhì)界面的產(chǎn)狀，預(yù)測(cè)地下水富存段。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)宏觀地質(zhì)分析預(yù)測(cè)成果和掌子面地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合各種物探方法的適宜性(見表1)，有針對(duì)性的選擇一種或者幾種物性參數(shù)互補(bǔ)的物探方法進(jìn)行超前探測(cè)與預(yù)報(bào)解譯，了解掌子面前方一定距離的詳細(xì)地質(zhì)特征信息。通過(guò)上述地質(zhì)分析和物探預(yù)報(bào)解譯，對(duì)掌子面前方的

16、基本地質(zhì)條件，包括斷層、巖體破碎情況、溶洞、地下水情況、巖體軟硬程度等，進(jìn)行綜合分析預(yù)報(bào)，并判斷是否存在不良地質(zhì)體和施工地質(zhì)災(zāi)害，并采取相應(yīng)的措施指導(dǎo)施工。2.4.3 綜合預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)在隧道超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)工作中，成立以施工單位為主體的“超前地質(zhì)預(yù)報(bào)綜合分析現(xiàn)場(chǎng)組”(簡(jiǎn)稱為現(xiàn)場(chǎng)組)；同時(shí)，成立有豐富理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)的專家組成的“隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專家顧問(wèn)組”(簡(jiǎn)稱為專家顧問(wèn)組)進(jìn)行平行咨詢?，F(xiàn)場(chǎng)組負(fù)責(zé)收集地質(zhì)編錄組、物探測(cè)試組(如TSP 測(cè)試組等)的相關(guān)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，并對(duì)其進(jìn)行綜合分析，形成綜合預(yù)報(bào)初稿，并上報(bào)專家顧問(wèn)組。在收到專家顧問(wèn)組意見后，現(xiàn)場(chǎng)組討論分析，必要時(shí)實(shí)施超前鉆探，并形成最

17、終綜合預(yù)報(bào)報(bào)告。然后通過(guò)監(jiān)理組組織的四方會(huì)議，根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果形成工程決策來(lái)指導(dǎo)施工。其詳細(xì)工作流程見圖2，為保證組織機(jī)構(gòu)完整性，圖2 中列出了4個(gè)物探測(cè)試組，實(shí)際可根據(jù)隧道復(fù)雜程度，選擇其中的一種或幾種物探方法建立相應(yīng)的物探測(cè)試組。圖2 隧道超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)工作流程圖2.4.4、不良地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)流程依據(jù)上述隧道超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)原則和綜合預(yù)報(bào)工作體系，建立綜合預(yù)報(bào)斷層、破碎巖體、富水情況、溶洞、軟弱巖體等不良地質(zhì)情況的工作流程，如圖3 所示。為保證預(yù)報(bào)模型完整性，圖3 包含了預(yù)報(bào)上述不良地質(zhì)情況基本可用的物探方法，實(shí)際綜合預(yù)報(bào)中，可依據(jù)物探方法適宜性評(píng)價(jià)和“物性參數(shù)互補(bǔ)”等綜合預(yù)報(bào)原則，選

18、取適宜的一種或幾種物探方法組合。2.4.5 預(yù)測(cè)指標(biāo)選取與分級(jí)根據(jù)上述綜合預(yù)報(bào)流程，結(jié)合地質(zhì)資料和物探方法對(duì)斷層、破碎巖體、溶洞、富水情況、軟弱巖體五種不良地質(zhì)情況的響應(yīng)特點(diǎn)，選取適宜的地質(zhì)和物探參數(shù)指標(biāo)，并根據(jù)各個(gè)指標(biāo)對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果的影響對(duì)其進(jìn)行分級(jí)。(1) 斷層預(yù)測(cè)指標(biāo)及其分級(jí)將斷層預(yù)測(cè)目標(biāo)劃分為 4 個(gè)級(jí)別：存在、存在可能性較大、存在可能性較小、不存在。選擇六類因子作為斷層的預(yù)測(cè)指標(biāo)：設(shè)計(jì)階段區(qū)域斷層信息；掌子面斷層調(diào)查情況；TSP 反射界面和VP 變化特征；地質(zhì)雷達(dá)波的綜合特征；BEAM 的PFE 值?？偨Y(jié)各因子對(duì)應(yīng)于斷層的表現(xiàn)特征，確定各斷層評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)情況(見表2)。 (2) 破碎巖體

19、預(yù)測(cè)指標(biāo)及其分級(jí)將巖體破碎程度劃分為 4 個(gè)級(jí)別：完整、較完整、較破碎、破碎。選取五類因素作為掌子面前方巖體破碎程度綜合分析預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)因子：設(shè)計(jì)階段地質(zhì)資料；掌子面節(jié)理裂隙發(fā)育情況；TSP 的P 波V波速特征；BEAM 的PFE 值；地質(zhì)雷達(dá)波的綜合特征?？偨Y(jié)各因子對(duì)應(yīng)于不同破碎程度的表現(xiàn)特征，確定破碎巖體預(yù)測(cè)指標(biāo)分級(jí)情況(見表3)。(3) 圍巖富水情況預(yù)測(cè)指標(biāo)及其分級(jí)將圍巖富水情況劃分為 4 種不同類型，選取6種因子作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，分別為設(shè)計(jì)階段富水信息、掌子面出水情況、TSP 的P 波波速與S 波波速之比VP/VS 的變化情況、BEAM 測(cè)得電阻率值、瞬變電磁測(cè)得視電阻率變化、地質(zhì)雷達(dá)波波形

20、綜合特征?？偨Y(jié)各指標(biāo)對(duì)應(yīng)于不同富水情況的表現(xiàn)特征，并參考C. W. Zang 等13的分級(jí)經(jīng)驗(yàn)，確定富水情況預(yù)測(cè)指標(biāo)分級(jí)情況(見表4)。(4) 溶洞預(yù)測(cè)指標(biāo)及其分級(jí)將溶洞預(yù)測(cè)目標(biāo)劃分為 4 個(gè)級(jí)別：存在、存在可能性較大、存在可能性較小、不存在。選取五類因素作為有無(wú)溶洞綜合分析預(yù)報(bào)的評(píng)價(jià)因子：設(shè)計(jì)階段地質(zhì)資料；掌子面溶洞調(diào)查情況；TSP 的VP/VS變化特征；BEAM 的PFE 值；地質(zhì)雷達(dá)波的綜合特征。最終確定的溶洞預(yù)測(cè)指標(biāo)分級(jí)情況如表5所示。(5) 軟弱巖體預(yù)測(cè)指標(biāo)及其分級(jí)將軟弱巖體預(yù)測(cè)目標(biāo)劃分為4 個(gè)級(jí)別：堅(jiān)硬巖、較堅(jiān)硬巖、軟巖和極軟巖。選取三類因素作為軟弱巖體的綜合分析預(yù)報(bào)指標(biāo)：設(shè)計(jì)階段

21、地質(zhì)資料；掌子面巖體強(qiáng)度調(diào)查測(cè)試情況；TSP 探測(cè)的P 波波幅正負(fù)特征。最終確定軟弱巖體預(yù)測(cè)指標(biāo)分級(jí)情況如表6 所示。三、隧道監(jiān)控量測(cè) 3.1監(jiān)控量測(cè)的任務(wù)作為“新奧法”基本要素之一的監(jiān)控量測(cè)，主要是通過(guò)專用儀器和工具對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力、變形以及它們之間的關(guān)系進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)其穩(wěn)定性、安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，并建立針對(duì)重大坍塌和破壞事件的報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工安全和經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。其主要提供以下信息：1、圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)承受能力和安全信息。2、二次襯砌合理的施做時(shí)間。3、為施工中調(diào)整圍巖級(jí)別、完善設(shè)計(jì)方案及參數(shù)、優(yōu)化施工方案及施工工藝提供依據(jù)。3.2、隧道監(jiān)控量測(cè)工作流程針對(duì)本隧道的特點(diǎn)，總

22、隊(duì)建立專業(yè)監(jiān)測(cè)組織機(jī)構(gòu)，成立監(jiān)控量測(cè)及信息反饋小組，由總隊(duì)總工程師擔(dān)任組長(zhǎng)。每個(gè)監(jiān)測(cè)小組各設(shè)一名專項(xiàng)負(fù)責(zé)人，在組長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下負(fù)責(zé)日常監(jiān)測(cè)工作及資料整理工作。隧道監(jiān)控量測(cè)流程圖見下圖。分析研究地質(zhì)勘察資料制定監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)處理開挖工作面狀態(tài)評(píng)價(jià)安全否經(jīng)濟(jì)否已施工區(qū)段的支護(hù)加強(qiáng)施工方法變更支護(hù)加強(qiáng)否是施工方法變更支護(hù)減弱否施工完成否是結(jié)束是否隧道監(jiān)控量測(cè)流程圖3.3、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目的設(shè)置根據(jù)本隧道的具體情況，依據(jù)鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ 204-2008）要求，監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目的設(shè)置如下：監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目?jī)纱箢?。必測(cè)項(xiàng)目：洞內(nèi)外觀察、拱頂下沉、凈空變化、地表下沉。選測(cè)項(xiàng)目

23、：圍巖壓力、鋼架內(nèi)力、噴混凝土內(nèi)力、二襯內(nèi)力、錨桿軸力量測(cè)、圍巖內(nèi)部變形量測(cè)等。隧道監(jiān)控量測(cè)必測(cè)項(xiàng)目表根據(jù)設(shè)計(jì)文件，淺埋隧道一般可按下表取值判定：淺埋隧道覆蓋厚度值(m)3.4、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及操作要點(diǎn) (必測(cè)項(xiàng)目)1、洞內(nèi)觀察洞內(nèi)觀察包括開挖工作面觀察和已支護(hù)地段觀察。開挖工作面觀察主要是了解工作面工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)條件，觀察內(nèi)容包括：巖石種類和分布狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面位置的狀態(tài)。巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。地層時(shí)代歸屬及產(chǎn)狀。節(jié)理性質(zhì)、組數(shù)、間距、規(guī)模、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和方向性，結(jié)構(gòu)面狀態(tài)特征，充填物的類型和產(chǎn)狀等。斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、破碎帶寬度、特征等。地下水類型、涌水量大小、涌水位置及壓力、濕度

24、等。開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)、有無(wú)剝落現(xiàn)象。開挖工作面觀察要求在每次開挖后進(jìn)行，并及時(shí)繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、填寫開挖工作面地質(zhì)狀態(tài)記錄表和施工階段圍巖級(jí)別判定卡（見附圖表）。已支護(hù)地段觀察每天應(yīng)進(jìn)行一次，若發(fā)現(xiàn)初期支護(hù)惡化時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)經(jīng)理部及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，采取相應(yīng)處理措施。其目測(cè)內(nèi)容包括：初期支護(hù)完成后對(duì)噴層表面的觀測(cè)以及裂縫狀況的描述和記錄，要特別注意噴射混凝土是否發(fā)生剪切破壞。有無(wú)錨桿脫落或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象。鋼拱架有無(wú)被壓屈、壓彎現(xiàn)象。是否有底鼓現(xiàn)象。2、洞外觀察洞外觀察重點(diǎn)在洞口、洞身淺埋段、巖溶發(fā)育區(qū)段地表，觀察內(nèi)容包括地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況、地表植

25、被變化等。3、拱頂下沉和凈空變化拱頂下沉和凈空變化是圍巖力學(xué)形態(tài)變化最直觀的表現(xiàn)，具有量測(cè)結(jié)果直觀、測(cè)試數(shù)據(jù)可靠、量測(cè)儀表長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、抗外界干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是隧道開挖過(guò)程中首選的測(cè)試項(xiàng)目。(1)測(cè)點(diǎn)布置。拱頂下沉、凈空變化測(cè)點(diǎn)設(shè)置表拱頂下沉測(cè)點(diǎn)和凈空變化測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面上，測(cè)點(diǎn)布置如下圖。洞內(nèi)拱頂沉降及凈空變形測(cè)點(diǎn)布置圖(2)觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)在距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并保證在每次開挖后12h內(nèi)取得讀數(shù)，且在下一循環(huán)開挖前必須完成。拱頂下沉的測(cè)點(diǎn)應(yīng)與洞內(nèi)或洞外水準(zhǔn)基點(diǎn)聯(lián)測(cè)，且每1520d校核一次。觀測(cè)頻率見下表。4、地表下沉地表下沉主要埋設(shè)在洞口及洞身淺埋段，可直觀了解隧道開挖過(guò)程中上方地

26、表的變位情況，并防止邊坡及仰坡的坍塌。(1)測(cè)點(diǎn)布置地表下沉觀測(cè)點(diǎn)盡量與洞內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)布置在同一橫斷面內(nèi)，觀測(cè)范圍橫向延伸至隧道中線兩側(cè)(12)(B/2+H+H0)，縱向在開挖面前后(12)(H+H0)，(式中B為隧道開挖寬度，H為隧道開挖高度，H0為隧道埋深)。測(cè)點(diǎn)間距為25m。地表測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意圖(2)觀測(cè)地表下沉要求在隧道開挖時(shí)開始，二次全部施作完畢且下沉基本停止時(shí)為止，其觀測(cè)頻率與拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)頻率相同，具體見下表。5、隧道襯砌沉降縫兩側(cè)底板不均勻沉降觀測(cè)、洞口段與洞口過(guò)渡段不均勻沉降施工完畢就施作，并根據(jù)沉降速率變化選擇監(jiān)測(cè)頻率，一般情況下75d進(jìn)行一次。洞口布點(diǎn)視過(guò)渡段的情況而

27、定，根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果確定道床施工時(shí)間。6、監(jiān)控量測(cè)頻率3.5、數(shù)據(jù)分析及信息反饋1、監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析處理現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)所取得的原始數(shù)據(jù)，要進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，將各種量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比、相互印證，以確定量測(cè)數(shù)居的可靠性，去掉測(cè)試錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。量測(cè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)滿足以下要求：(1)拱頂下沉量測(cè)拱頂下沉量測(cè)應(yīng)繪制觀測(cè)點(diǎn)下沉量與下沉速度關(guān)系曲線，與開挖地質(zhì)素描和開挖各地質(zhì)條件對(duì)應(yīng)地作分析，與相鄰觀測(cè)點(diǎn)作對(duì)比分析。在淺埋隧道中，需和地表下沉量測(cè)結(jié)果一起分析。(2)周邊位移量測(cè)周邊位移量測(cè)應(yīng)繪制位移時(shí)間開挖面距離變化圖、位移速度位移加速度開挖面距離變化圖。周邊收斂量測(cè)后，必要時(shí)，可以對(duì)每條測(cè)線分別進(jìn)行回歸分析，求出各自回

28、歸精度最高的收斂時(shí)間回歸方程和收斂距開挖面距離回歸方程，以推算最終位移和得出位移變化規(guī)律。(3)地表下沉量測(cè)地表下沉量測(cè)應(yīng)作出橫斷面方向的地表下沉曲線，注意地面建筑物荷載和地表水等有關(guān)條件。2、信息反饋與工程對(duì)策監(jiān)控量測(cè)信息反饋要根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)工程安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)工程對(duì)策與建議。具體方法：在位移控制基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，建立管理等級(jí)，用以指導(dǎo)施工，并根據(jù)位移情況確定二襯時(shí)間。(1)建立監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn)初期支護(hù)極限相對(duì)位移注：1、表中數(shù)據(jù)對(duì)于硬質(zhì)圍巖取較小值、軟質(zhì)圍巖取較大值。 2、拱腳水平相對(duì)凈空變化指拱腳測(cè)點(diǎn)間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對(duì)下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。 3、初期支護(hù)墻腰水平相對(duì)凈空變化極限值可按拱腳水平相對(duì)凈空變化極限值乘以1.11.2后采用。位移控制基準(zhǔn)位移控制基準(zhǔn)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開挖面的距離，由初期支護(hù)極限相對(duì)位移按下表確定位移控制基準(zhǔn)注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對(duì)位移值。(2